VDI 2267 Blatt 16-2007 Determination of suspended matter in ambient air - Measurement of the mass concentration of As Cd Co Cr Cu Ni Pb Sb V und Zn as part of dust precipitation by.pdf

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1、ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Juli 2007July 2007VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Stoffbestimmung an Partikeln in der Auenluft Messen der Massenkonzentration von As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, V und Zn als Bestandteile des Staubniederschlages mit Hilfe der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) Determination

2、 of suspended matter in ambient air Measurement of the mass concentration of As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, V und Zn as part of dust precipitation by atomic absorption spectrometry (AAS) VDI 2267 Blatt 16 / Part 16 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie i

3、st verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Arbeitsgruppe Messen von Metallen und Halbmetallen Ausschuss Immissionsmessver

4、fahren VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren I Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet/Reproduction evenfor internaluse notpermittedFrhere Ausgabe:07.06Entwurf, deutsch Formeredition: 07/06 Draft,inGerman onlyZubeziehen durch/ Available at B

5、euth Verlag GmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten / Allrightsreserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2007 Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung. 2 Einfhrung 2 1 Grundlage des Verfahrens. 4 2 Gerte und Chemikalien. 4 2.1 Probenahme. 4 2.2 Analyse . 4 2.3 Chemikalien und Gase . 5 3 Anfo

6、rderungen an den Messplatz 7 4 Durchfhrung der Messung. 7 4.1 Probenahme und Bestimmung des Staubniederschlages. 7 4.2 Aufschluss der Niederschlagsprobe 8 4.3 Kalibrierung 11 4.4 Analyse . 12 5 Auswertung und Berechnung des Ergebnisses . 14 6 Verfahrenskenngren 14 6.1 Wiederfindung. 14 6.2 Standarda

7、bweichungen 16 6.3 Nachweisgrenzen. 16 6.4 Querempfindlichkeiten und Strungen 16 7 Qualittssicherung. 19 Schrifttum . 22 Preliminary note 2 Introduction. 2 1 Principle of the method 4 2 Apparatus and reagents. 4 2.1 Sampling . 4 2.2 Analysis. 4 2.3 Reagents and gases 5 3 Measurement set-up requireme

8、nts 7 4 Measurement 7 4.1 Sampling and determination of the dust deposition 7 4.2 Digestion of the deposition sample. 8 4.3 Calibration. 11 4.4 Analysis. 12 5 Evaluation and calculation of the results 14 6 Performance characteristics 14 6.1 Recovery 14 6.2 Standard deviations 16 6.3 Limits of detect

9、ion. 16 6.4 Cross sensitivities and Interferences . 16 7 Quality assurance 19 Bibliography 22 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI 2267 Blatt 16 / Part 16 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Ric

10、htlinie ist entstanden untersorgfltiger Bercksichtigung der Vorgaben undEmpfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei auf diesem Wegegedankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks,der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokop

11、ie), der Spei-cherung in Datenverarbeitungsanlagen und derbersetzung, auszugsweise oder vollstndig. DieNutzung dieser VDI-Richtlinie als konkrete Ar-beitsunterlage ist unter Wahrung des Urheberrech-tes und unter Beachtung der VDI-Merkbltter 1 bis 7 mglich. Ausknfte dazu, sowie zur Nutzungim Wege der

12、 Datenverarbeitung, erteilt die Abtei-lung VDI-Richtlinien im VDI. Preliminary note The content of this guideline has been developed under thorough consideration of the requirements and recommendations of guideline VDI 1000. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guide

13、line. All rights reserved including those of reprinting, reproduction (photocopying, microcopying), stor-age in data processing systems, and translation, either of the full text or of extracts. This VDI guideline can be used as a concrete project docu-ment without infringement of copyright and with

14、regard to VDI notices 1 to 7. Information on this, as well as on the use in data processing, may be obtained by the VDI Guidelines Department at the VDI. Einfhrung Metalle, Halbmetalle und ihre Verbindungen ge-langen u. a. aus Feuerungsanlagen (l, Kohle, Ab-fall), dem Kfz-Verkehr sowie bei ihrer Gew

15、innungund Verarbeitung in die Auenluft. Durch chemi-sche Reaktionen, Anlagerungen und Kon-densation wird dabei der berwiegende Teil alsanorganische Verbindungen in Partikelform ber-gefhrt oder an Partikel angelagert. Je nach Parti-kelgre werden sie als Bestandteile des Schweb-staubes oder des Staubn

16、iederschlages erfasst. In den Blttern dieser Richtlinie werden vollstndi-ge Verfahren zur Bestimmung der genannten Me-talle und Halbmetalle im Schwebstaub der Auen-luft und im Staubniederschlag beschrieben. Mgli-cherweise vorhandene filtergngige Anteile werdenbei der Konzentrationsbestimmung im Schw

17、eb-staub nicht bercksichtigt. Die Auswahl der zubestimmenden Komponenten erfolgte z. B. nachden in der 17. BImSchV oder der TA Luft aufge-fhrten Elementen. In Tabelle 1 sind die bislangverffentlichten Bltter dieser Richtlinie zusam-mengefasst. In dieser Richtlinie wird ein vollstndiges Verfah-ren zu

18、r Bestimmung von Elementgesamtgehaltenim Staubniederschlag beschrieben. Unter Staubnie-derschlag im Sinne dieser Richtlinie wird der Tro-ckenrckstand des whrend der Expositionsdauerin einem Auffanggef (so genannte Topfsammler)gesammelten atmosphrischen Stoffeintrages ver-standen. Der Stoffeintrag de

19、r an Staubpartikel ge-bundenen und im Niederschlagswasser enthaltenenMetall- und Halbmetallverbindungen aus der At-mosphre in das Sammelsystem findet durch Sedi-Introduction Metals, metalloids and their compounds enter the ambient air, amongst others, from combustion plants (oil, coil, waste), from

20、traffic and during their production and processing. Under the influ-ence of chemical reactions, adsorptions and con-densation the major portion is transported as inor-ganic compounds in particulate form or deposited on particles. Depending on the particle size they are recorded as components of the

21、suspended par-ticulate matter or of the dust deposition. The individual parts of this guideline describe complete methods for determining the aforemen-tioned metals and metalloids in the suspended par-ticulate matter and in the dust deposition. Any fil-ter-passing material that may be present is not

22、 taken into consideration when determining the concentration in the suspended particulate matter. The selection of components to be determined was based on the elements listed in the Seventeenth Ordinance on the Implementation of the Federal Immission Control Act (17thBImSchV) or the Technical Instr

23、uction on Air Quality Control (TA Luft). The parts of the guideline that have been published to date are summarised in Table 1.In this guideline a complete measurement method for determining the total contents of elements in the dust deposition is presented. Dust deposition within the meaning of thi

24、s guideline denotes the dry resi-due of the atmospheric particulate matter input collected in a collecting vessel (so-called collecting pot) during the exposure period. The substance input of the metal and metalloid compounds bound to dust particles and contained in the precipitated water from the a

25、tmosphere into the collecting sys-tem is brought about by sedimentation. Typical B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 2267 Blatt 16 / Part 16 3 mentation statt. Typische Niederschlagsbereiches

26、ind in Tabelle 2 aufgefhrt. Die Auswahl der zubestimmenden Komponenten erfolgte z. B. nachden in der 17. BImSchV aufgefhrten Elementenund unter Bercksichtigung einiger fr die Bilan-zierung von Stoffeintrgen in kosysteme relevan-ter Elemente. Die Nachweisgrenzen, die mit dem in dieser Richt-linie bes

27、chriebenen Messverfahren erreichbar sind(siehe Abschnitt 6.3), lassen auch die Bestimmungeiniger Elemente in niedrig belasteten lndlichenGebieten zu. Tabelle 1. Bislang erschienene Bltter der Richtli-nie VDI 2267 Richtlinie VDI 2267 Element Analysen-verfahren*)Bemer-kung*)Blatt 1 As, Be, Cd, Co, Cr,

28、 Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl, Zn AAS SSt Blatt 2 Pb RFA SSt Blatt 4 Pb, Cd AAS SNd Blatt 5 Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sb, V, Zn ICP OES SSt Blatt 7 Tl AAS SNd Blatt 8 Hg AAS SSt Blatt 9 Hg AFS SSt Blatt 11 Pb edRFA SSt Blatt 14 Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, V, Zn ICP OES

29、 SNd Blatt 15 Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, K, Mn, Ni, Pb, Sb, V, Zn ICP-MS SNd Blatt 16 As, Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb, Sb, V, Zn AAS SNd *) AAS Atomabsorptionsspektrometrie AFS Atomfluoreszenzspektrometrie ICP OES optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma ICP-MS Massenspektrometrie

30、 mit induktiv gekoppeltem Plasma edRFA energiedispersive Rntgen-Fluoreszenz-Analyse RFA Rntgen-Fluoreszenz-Analyse SSt Auenluft SNd Staubniederschlag deposition ranges are listed in Table 2. The selec-tion of components to be determined was based e. g. on the elements listed in the 17thBImSchV and w

31、ith reference to a number of relevant ele-ments for the balancing of substance inputs in eco-systems. The limits of detection that can be attained with the measurement method described in this guideline (see Section 6.3) allow also a number of elements to be determined in rural areas with low exposu

32、re levels. Table 1. Parts of guideline VDI 2267 published to date Guideline VDI 2267 Element Analytical method*)Re-mark*)Part 1 As, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl, Zn AAS SSt Part 2 Pb RFA SSt Part 4 Pb, Cd AAS SNd Part 5 Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sb, V, Zn ICP OES SSt Part 7 Tl AA

33、S SNd Part 8 Hg AAS SSt Part 9 Hg AFS SSt Part 11 Pb edRFA SSt Part 14 Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, V, Zn ICP OES SNd Part 15 Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, K, Mn, Ni, Pb, Sb, V, Zn ICP-MS SNd Part 16 As, Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb, Sb, V, Zn AAS SNd *)AAS Atomic Absorption Spectr

34、ometry AFS Atomic Fluorescence Spectrometry ICP OES Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry edRFA Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Analysis RFA X-ray Fluorescence Analysis SSt Ambient air SNd Dust deposition B55EB1B3E14C22109E9

35、18E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI 2267 Blatt 16 / Part 16 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Tabelle 2. Typische Niederschlagsbereiche von Elementen Element Deposition in g/(m2d) lndlich stdtisch Aluminium Al 200 bis 400 300 bis 500 Antimon

36、 Sb 0,07 bis 2,3 2,1 bis 28 Arsen As 0,1 bis 1,4 0,7 bis 2,2 Blei Pb 10 bis 20 20 bis 35 Cadmium Cd 0,2 bis 0,6 0,3 bis 1,0 Calcium Ca 1000 bis 5000 1000 bis 27000 Chrom Cr 1 bis 5 5 bis 10 Eisen Fe 300 bis 600 1000 bis 4000 Kalium K 400 bis 500 400 bis 1000 Kobalt Co 0,1 bis 0,5 1 Kupfer Cu 5 bis 1

37、0 10 bis 50 Magnesium Mg 300 bis 1000 500 bis 1000 Mangan Mn 10 bis 30 50 bis 300 Natrium Na 1000 bis 5000 1000 Nickel Ni 1 bis 3 5 bis 20 Thallium Tl 0,03 bis 0,06 0,07 bis 0,3 Vanadium V 2 bis10 10 bis 70 Zink Zn 10 bis 60 100 bis 1000 Table 2. Typical deposition ranges of elements Element Deposit

38、ion in g/(m2d) rural urban Aluminium Al 200 to 400 300 to 500 Antimony Sb 0,07 to 2,3 2,1 to 28 Arsenic As 0,1 to 1,4 0,7 to 2,2 Lead Pb 10 to 20 20 to 35 Cadmium Cd 0,2 to 0,6 0,3 to 1,0 Calcium Ca 1000 to 5000 1000 to 27000 Chromium Cr 1 to 5 5 to 10 Iron Fe 300 to 600 1000 to 4000 Potassium K 400

39、 to 500 400 to 1000 Cobalt Co 0,1 to 0,5 1 Copper Cu 5 to 10 10 to 50 Magnesium Mg 300 to 1000 500 to 1000 Manganese Mn 10 to 30 50 to 300 Sodium Na 1000 to 5000 1000 Nickel Ni 1 to 3 5 to 20 Thallium Tl 0,03 to 0,06 0,07 to 0,3 Vanadium V 2 to10 10 to 70 Zinc Zn 10 to 60 100 to 1000 1 Grundlage des

40、 Verfahrens Der atmosphrische Stoffeintrag wird durch Expo-sition der Auffanggefe ber die vorgeseheneProbenahmedauer, in der Regel ein Monat, erfasst.Zur gravimetrischen Bestimmung des Trocken-rckstandes nach VDI 2119 Blatt 2 wird die Probeeingedampft. Anschlieend werden dieElemente im Trockenrcksta

41、nd nach einem oxidie-renden Sureaufschluss je nach Art und Konzentra-tion durch Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) inder Flamme (FAAS) oder dem Graphitrohr(GFAAS, elektrothermische AAS) bestimmt. Frdie Elemente Arsen und Antimon lsst sich auchdie Hydrid-Technik (HGAAS) einsetzen. 1 Principle of the

42、method The amospheric particulate matter input is recorded by exposure of the collecting vessels over the spe-cified sampling period, generally one month. For gravimetric determination of the dry residue as per VDI 2119 Part 2 the sample is evaporated. Subse-quently, the elements in the dry residue,

43、 after an oxidising acid digestion, are analysed depending on the nature and concentration with Atomic Absorp-tion Spectrometry (AAS) in the flame (FAAS) or with the graphite furnace (GFAAS, electro thermal AAS). For the elements arsenic und antimony hy-dride technique (HGAAS) can also be used. 2 Ge

44、rte und Chemikalien 2.1 Probenahme Zur Probenahme von Staubniederschlagsprobensind Auffanggefe nach Richtlinie VDI 2119Blatt 2 zu verwenden. Die Probenahmegefe sindfr die Elementbestimmung einer Surereinigungzu unterziehen. 2.2 Analyse Heizplatte geeignet zur Probenerhitzung, thermostatisch re-gelba

45、r 2 Apparatus and reagents 2.1 Sampling For the sampling of dust deposition samples, col-lecting vessels as per guideline VDI 2119 Part 2 shall be used. For element determination the sam-pling vessels shall be subjected to acid cleaning.2.2 Analysis Hotplate suitable for sample heating, with thermos

46、tatic control B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 2267 Blatt 16 / Part 16 5 Aufschlussgef je nach verwendeter Aufschlussvariante: Becher aus Glas oder aus PTFE (zum Aufschluss mit H2F2) bzw.

47、geeignete MikrowellendruckaufschlussgefeExsikkator geeignet zum Aufnehmen des Aufschlussgefes Pipette und Dispenser aus metallfreiem Material Atomabsorptionsspektrometer mit Graphitrohrsystem und Untergrundkompensa-tionseinrichtung, mit Ethin-Luft- oder Ethin-Distick-stoffmonoxidbrenner, automatisch

48、em Probeneinga-besystem und korrosionsfester Absaughaube Abzug Abzug nach DIN EN 14175 und DIN 12924-2 Sieb aus Polyamid, Maschenweite ca. 1 mm Eindampfschale aus Glas, sofern das Eindampfen nicht im Auf-schlussgef erfolgt PTFE-Wischer Messkolben Volumen je nach Aufschlussvariante: 25 m , 50 moder 1

49、00 m Mikrowellenaufschlusssystem Ausgestattet mit Temperatur-, Druck- und/oderLeistungsregelung sowie mit automatischer Leis-tungsanpassung, geeignet fr den Aufschluss ingeschlossenen Druckgefen. Das System solltekorrosionsbestndig und gut belftet sein. AusSicherheitsgrnden sollte nur vom Gerteherstellerempfohlenes Zubehr (z. B. Druckaufschlussgef-e) verwendet werden. Die Sicherheitsbestimmun-gen des Gerteherstellers sind zu beachten, eventu-ell aus